选修1第三章第四节 塑料、纤维和橡胶

选修1第三章第四节 塑料、纤维和橡胶

‎ ‎ 第四节 塑料、纤维和橡胶 教学目标：‎ ‎1．列举生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活用材料中的重要作用。     2．举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。‎ ‎3．了解居室装修材料的主要成分及其作用。 教学重点：举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能。‎ 教学难点：认识化学在发展生活用材料中的重要作用。‎ 教学方法：查阅资料并讨论。‎ 课时划分：两课时 教学过程：‎ 一 课 时 ‎[投影]图片：‎ ‎[问题探究]你能找出有那些物品是合成材料吗？‎ ‎[板书] 第四节 塑料、纤维和橡胶 一、合成材料 ‎[讲述] 日常生活中我们接触到的塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等都是合成高分子材料，简称合成材料。随着社会的发展和科技的进步，合成材料的运用越来越广泛，它们在社会生活中起了越来越重要的作用。可以说人工合成材料的出现是材料史上的一次飞跃，推动人类社会的进步。今天，我们将来学习合成材料的三大主要成员：塑料、 合成纤维、合成橡胶。‎ ‎[学生阅读：第一部分—塑料]‎ ‎[回答]根据阅读提纲讨论回答：塑料成分：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，塑料大部分是通过＿＿＿＿＿＿＿ 反应得到，单体是指 ＿＿＿＿＿，聚乙烯单体是＿＿＿＿＿＿ 。‎ ‎[板书]1、塑料 ‎（1）成分 主要反应类型 单体概念 ‎[实验探究]在一支试管中放入聚乙烯塑料碎片约3g，用酒精灯缓缓加热，观察塑料碎片软化和熔化的情况。熔化后立即停止加热以防分解。等冷却后固化后再加热，观察现象。 [学生]仔细观察实验，描述实验现象：熔化成可流动液体，遇冷后又变成固体。‎ ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ ‎[板书]‎ ‎（2）热塑性和热固性 ‎①热塑性：有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。‎ ‎②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。‎ ‎[投影] 热塑性和热固性塑料用途 ‎[教师演示学生观察思考]教师用力拉一下食品袋或橡皮筋，然后放松，问学生观察到什么现象？（弹性），又问为什么会具有弹性呢？（可以让学生阅读课本中有关的段落或由教师讲解）‎ 要求答出：在高分子化合物的结构中原子间、链节间是以共价键结合。淀粉、纤维素是C——C、C——O单键，蛋白质是C——C，C——N单键，聚乙烯是C——C单键，这些键可以自由旋转，所以高分子是蜷曲的长链，弹性就可以证明了这一点，小分子短就不会具备这种性质。‎ ‎[反问]长链分子又怎样组成物质的呢？橡皮筋和硬橡皮的区别？ ‎ ‎[讲解]　① 线型结构（直链或带支链），如淀粉、纤维素、聚乙烯等。它们分子间主要是靠分子间作用力结合。其强度是化学键和分子间力的共同表现。因此相对分子质量越大，链越长，这些作用力也越大，强度就强。这是它们不同于小分子物质的特点。‎ ‎② 体型结构（网状结构），这种结构表现为链上有能够反应的官能团。高分子链之间除分子间力外，还可以产生化学键（产生交联），因而使得这类化合物具有强度高、耐磨、不易溶解等不同于线型结构高分子的性质。‎ 橡皮筋是橡胶中（主要成份是聚异戊二烯）加了少量3％的硫，由于交联较少，仍保留有线型结构的特点，而硬橡皮则是在橡胶中加入了30％的硫，由于交联多，因而具有了典型的网状结结构。此外如酚醛树脂也是体型结构的高分子化合物。‎ ‎[投影]塑料的线型结构和体型结构 ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ ‎[板书]（3）线型结构和体型结构 ‎[学与问]从塑料结构分析，塑料一般情况下会导电吗？‎ ‎[投影]科学视野---导电聚合物 导电聚合物是一种高分子物质，它的导电能力很强，几乎可以达到金属导电的性能。聚合物是由简单分子联合形成的大分子物质。聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地由单键和双键连接，同时还必须经过掺杂处理，即通过氧化或还原反应移去或导入电子。‎ 导电聚合物的研究兴起于本世纪70年代，80年代达到高潮，目前则趋于消沉。导电聚合物已广泛地用于许多工业领域，如抗电磁辐射的计算机视力保护屏幕、能过滤太阳光的"智能"玻璃窗等。除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地。导电聚合物的研究成果，还对分子电子学的迅速发展起到推动作用，从而为人类在未来制造由单分子组成的晶体管和其它电子元件奠定了基础。这不仅可以大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。2000年度诺贝尔化学奖即奖给对导电聚合物的发现和发展做出贡献的科学家艾伦.黑格、艾伦.克迪尔米德与白川英树。‎ ‎[阅读]课本69页表3－2“几种常见塑料的性能和用途”‎ ‎[板书]2、纤维和橡胶 ‎[科学探究]‎ ‎1、取一小快纯棉布、羊毛织物、尼龙布，分别在酒精灯火焰上灼烧，观察现象。‎ ‎2、取上述材料各一小块，分别浸入10%硫酸溶液和3%氢氧化钠溶液，微热5～6分钟，取出后，用水漂洗，烘干，观察有什么变化？‎ 填表：‎ 灼烧情况 受酸溶液的影响 受碱溶液的影响 ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ 纯棉布 羊毛 尼龙布 ‎[观察]1中尼龙布最易燃烧且发出难闻气味。2中 现象：棉布被腐蚀烂、羊毛植物变硬、尼龙布无变化。‎ ‎[讲述]合成纤维是用石油、天然气、煤等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。它广泛用于服装、装饰和产业三大领域，它的使用性能有的已经超过了天然纤维。合成纤维缓解了粮棉争地的矛盾，满足人们对纺织品日益增长的需要，在国民经济发展中发挥愈来愈大的作用。‎ 合成纤维的耐化学性能要比天然纤维强，如丙纶和氯纶的耐酸、耐碱性能都非常优良。目前主要有6大纶，按合成的年代先后为氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。广泛应用于工农业生产和日常生活.‎ ‎[板书]（1）合成纤维原料：石油、天然气、煤等 ‎（2）6大纶：氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。‎ ‎[讲述]橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械所必须的材料,是重要的战略物资,最初人们是从橡胶树中获得天然橡胶.但天然远远不能满足要求,于是科学家就开始研究用化学方法合成橡胶.‎ ‎[投影]‎ ‎[阅读]相关内容。‎ ‎[练习]‎ ‎1．天然橡胶主要成分＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，结构式＿＿＿＿＿＿。‎ ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ ‎2．常用的合成橡胶有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。‎ ‎ 特种橡胶有：耐油的＿＿＿＿＿＿、耐高温和耐严寒的＿＿＿＿＿＿等 ‎3．许多橡胶是＿＿＿结构、可塑性好，但＿＿＿＿＿＿差,改良方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿‎ ‎[小结]略 ‎[课堂练习]‎ ‎1．当前，我国急待解决的“白色污染”通常是指 ‎ ‎ A 冶炼厂的白色烟尘 B 石灰窑的白色粉尘 C 聚乙烯等塑料垃圾 D 白色建筑材料 ‎2．下列物质不属于合成材料的是 ‎ ‎ A 人造纤维 B 顺丁橡胶 C 有机玻璃 D 锦纶纤维 ‎3．现有羊毛织物、纯棉织物、锦纶织物三种颜色相同的样品，试简述它们的鉴别方法、现象、结论 。‎ ‎4．下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是 ‎ ‎ A 聚乙烯塑料 B 聚氯乙烯塑料 C 酚醛塑料 D 聚苯乙烯塑料 ‎5．下列关于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是 ‎ ‎ A 将废弃物切成碎片，混在垃圾中填埋于土壤中B 将废弃物焚烧 C 将废弃物倾倒于海洋中 D 将废弃物应用化学方法加工成防水涂料或汽油 参考答案：1、C 2、A 3、略4、C5、D ‎ [作业]P73 1、2、3、4、5‎ 板书设计 第四节 塑料、纤维和橡胶 一、合成材料 ‎1、塑料 ‎（1）成分 主要反应类型 单体概念 ‎（2）热塑性和热固性 ‎①热塑性：有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。‎ ‎②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。‎ ‎（3）线型结构和体型结构 ‎2、纤维和橡胶 ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ ‎（1）合成纤维原料：石油、天然气、煤等 ‎（2）6大纶：氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。‎ 二 课 时 ‎[过渡]每种材料都有它的优缺点，金属材料强度大，但易被腐蚀。陶瓷材料强度大，耐高温，但脆性大。合成材料密度小，但不耐高温。航天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样获得这些材料呢？‎ ‎[板书]二、复合材料 ‎[阅读]复合材料定义并回答。‎ ‎[板书]　1．复合材料的定义：‎ 复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。‎ ‎[投影]‎ ‎[讲解]　玻璃钢是一种以高分子树脂为基体，以玻璃纤维为增强体，经过复合工艺而制成的复合材料。通常具有耐腐蚀，抗老化，绝缘性好等特点，在管道、造船、汽车制造等领域有广泛应用。‎ 玻璃钢坚韧，比钢材轻得多。喷气式飞机上用它作油箱和管道，可减轻飞机的重量。登上月球的宇航员们，他们身上背着的微型氧气瓶，也是用玻璃钢制成的。玻璃钢加工容易，不锈不烂，不需油漆。我国已广泛采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇及游艇。节约了不少钢材。化工厂也采用酚醛树脂的玻璃钢代替不锈钢做各种耐腐蚀设备，大大延长了设备寿俞。玻璃钢元磁性，不阻挡电磁波通过。用它来做导弹的雷达罩，就好比给导弹戴上了一副防护眼镜，既不阻挡雷达的“视线”，又起到防护作用。‎ ‎[阅读]复合材料优点 ‎[板书]‎ ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ ‎2．优异的性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。‎ ‎3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。‎ ‎[投影]‎ ‎［讨论］未来展望：就现存问题和发展趋势，谈谈对未来材料的展望：‎ ‎1.旧材料改进推广(导电塑料)‎ ‎2.研制新材料(智能材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、热电膜、传感膜等)‎ ‎[调查报告]室内装饰材料与室内污染（参照课本，课下完成）‎ ‎[总结] 今天我们就合成材料进行了学习，通过学习，我们可以说不仅认识到合成材料的利弊，而且同学们在近两个星期的对白色污染的调查中，很好地培养了自己的环保意识，老师希望你们人人都能成为一名优秀的“环保卫士”。‎ ‎[作业]‎ ‎1、调查报告----室内装饰材料与室内污染 ‎2、P73 6‎ 板书计划 二、复合材料 ‎1．复合材料的定义：‎ 复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。‎ ‎2．优异的性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。‎ ‎3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。‎ ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ 战争的产物——合成橡胶 现在的橡胶，大部分已不再是从橡胶树中流出来的胶液制成的，而是用石油或天然气做原料用人工制造出来的，因为天然橡胶已远远不能满足人们的需要。现在全世界生产的橡胶中，天然橡胶只占1/3，人工合成橡胶占2/3。 ‎ 人造橡胶发展这么快，是由于战争的原因。第一次世界大战期间，汽车轮胎、火炮轮胎、飞机轮胎、坦克轮胎等都离不开橡胶。协约国为了打败同盟国，对德国进行封锁，切断了海上运输线，德国人得不到天然橡胶，急得像热锅上的蚂蚁。因为打坏的轮胎使飞机无法起飞，火炮拉不动，汽车跑不了。德国人为了摆脱困境，决心制造人造橡胶。但这并不那么容易，因为从树上流出来的这种特殊东西不是想造就能造出来的。 ‎ ‎ - 9 - ‎ ‎ ‎ 但德国有一批很有才华的科学家，也非常会利用前人的科研成果。他们经过不断探索，硬是用煤做原料把橡胶造出来了。虽然性能比天然橡胶差得多，但也能应急对付一阵。这些德国科学家是怎样造出人工橡胶的呢？原来早在这之前约一个世纪，即1826年，英国著名科学家法拉第不仅对电磁有兴趣，对橡胶这东西也发生了兴趣，并弄清了天然橡胶中有由5个碳原子和8个氢原子组成的原子团，它的化学名称是异戊二烯，分子式是C5H8；而且弄清了橡胶分子并不是仅由一个这样的原子团组成的，其分子结构比这要复杂得多。 ‎ 这样，德国人就知道天然橡胶的基本成分了。他们又查到，1860年时有一位叫威廉斯的科学家曾经从天然橡胶的热裂解产物中分离出异戊二烯，它在空气中会氧化成白色的有弹性的东西。他们还查到，1879年时，法国化学家布查德也研究过天然橡胶分子，并搞清了它是由成百上千个C5H8原子团聚合成的，也就是这种原子团一个接一个地串成“链条状”的大分子。布查德还提出过，可能正是这些长链分子相互连接在一起，才使橡胶有了弹性。因此他曾想如果把这些原子团连成一长串变成长链大分子，就可能制造出有弹性的人造橡胶来。但布查德还没有来得及合成人工橡胶就去世了。1884年，英国科学家契尔顿在布查德设想的基础上进一步试验，用从树脂中提取出的异戊二烯成功地合成长链分子，生产出了和天然橡胶一样的人工橡胶。 ‎ ‎1909年，德国化学家霍夫曼想按契尔顿的方法成批生产人工橡胶，但结果不理想。不久即爆发了第一次世界大战，战争中要消耗大量橡胶，国外又进行封锁，德国人走投无路，于是组织一大批科学家再次研究人造橡胶，并最终用煤做原料，成功地研究出人造橡胶的生产方法。在第一次世界大战结束前，一共生产了2350吨人造橡胶供战争急需。当然，这些人造橡胶不可能挽救德国失败的命运，但从此却开创了制造人工橡胶的先河。‎ ‎ - 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